تفاوت جرم و وزن و کاربردهای هر یک از آنها

هنگامی که اصطلاحات وزن و جرم را می‌شنوید و در مورد آنها بحث می‌شود، اغلب افراد فکر می‌کنند این دو معادل همدیگر هستند و در واقع هر دو یکسان هستند، اما وزن و جرم با هم یکی نیستند! شاید با خودتان فکر کنید که پس دلیل اینکه در مکالمات روزانه تفاوت جرم و وزن مورد توجه قرار نمی گیرد و از هر یک از آنها به جای دیگری استفاده می شود، چیست؟ پاسخ این سوال را در این مقاله خواهید خواند.

تفاوت جرم و وزن در چیست؟

در قدم اول ممکن است تفاوت جرم و وزن و درک مفهوم هر یک از آنها برایتان سخت باشد، اما نگران نباشید. اگر ماهیت ثابت g  را بشناسید بهتر متوجه این رابطه خواهید شد. g یک عدد ثابت است که بر اساس گرانش (جاذبه) سیاره مورد نظر تعریف می شود. به طور مثال، گرانش زمین (Gravity of Earth) برابر ۹٫۸۱ متر بر مجذور ثانیه است. این عدد به آن معنی است که هر جسمی با این میزان شتاب به سمت سطح زمین جذب می‌شود. میزان ثابت g، به مقاومت هوا و سرعت جسم در حال سقوط بستگی ندارد.

“ وزن، نیرویی است که علاوه بر جرم جسم، گرانش زمین را نیز در نظر می‌گیرد.“

به بیان ساده تر، عبارت بالا به این معنی است که تفاوت جرم و وزن در این است که جرم، مقدار معینی از ماده بر حسب هر یک از واحدهای اندازه گیری مرسوم (گرم، کیلوگرم، تُن و…) را اندازه گیری می کند؛ در حالی که وزن، معیاری از تاثیر گرانش بر آن جرم است و این گرانش باعث می شود که یک جسم، وزن داشته باشد. در ادامه، توضیحات بیشتری را برای درک این دو مفهوم ارائه خواهیم کرد.

جرم (Mass) چیست؟

جرم یک جسم، در واقع برابر با مقدار ماده ای است که جسم مورد نظر از آن ساخته شده است و معمولا بر حسب گرم یا کیلوگرم اندازه گیری می شود. به بیان دیگر، اگر بتوانید تمام تعداد پروتون‌ها، نوترون‌ها، الکترون‌ها و سایر ذرات زیراتمی (این ذرات، ریزترین بخش های تشکیل دهنده یک ماده هستند) سازنده یک جسم را با یکدیگر جمع کنید، در واقع “جرم” جسم را در نظر گرفته ایم. این تعریف، یک تفاوت اصلی میان جرم و وزن یک جسم است.

جرم یک جسم با نیروی وارد شده بر آن رابطه مستقیم دارد و می توان این نیرو را با داشتن شتاب یک جسم و جرم آن اندازه گیری کرد. (این نیرو برابر حاصل ضرب جرم در شتاب است.)

یکی دیگر از مواردی که به عنوان تفاوت جرم و وزن می توانیم در نظر بگیریم، این است که جرم یک کمیت غیر قابل تخریب است و هرگز برابر با صفر نخواهد بود؛ زیرا، هر ماده ای بدون استثنا دارای میزان جرم مشخصی است و اگر جرمی وجود نداشته باشد، ماده ای نیز نخواهیم داشت.

وزن چیست؟

با مطالبی که تا به اینجا درباره آنها صحبت کردیم متوجه تفاوت جرم و وزن از دیدگاه کلی شدیم. فهمیدیم که وزن یک جسم در واقع، یک نیرو است و برخلاف جرم که با واحد گرم اندازه گیری می شود، با واحد اندازه گیری نیوتن (N) یا در برخی موارد، واحد پوند (lbf) بیان خواهد شد.  

در ابتدا گفتیم وزن و جرم با یکدیگر یکسان نیستند ولی با هم ارتباط دارند؛ در واقع، وزن برهمکنش گرانشی بین اجسامی است که جرم دارند. به عبارت ساده تر، نیروی وزن در اثر کشش یا جاذبه ای که بین هر جسمی که جرم داشته باشد ایجاد می شود.

به طور مثال ممکن است در مورد یکسان بودن جرم یک ماده در زمین و جرم آن در کره ماه شنیده باشید، اما در مورد وزن چنین چیزی نیست و وزن شما در ماه، کمتر از وزنتان بر روی زمین است. دلیل این تفاوت نیز، کمتر بودن میزان گرانش یا جاذبه کره ماه نسبت به سیاره زمین است. برخلاف جرم، وزن یک جسم می تواند حتی صفر باشد! بله درست شنیدید. به عبارتی، اگر گرانش یک سیاره بسیار کم باشد یا حتی گرانشی در آن وجود نداشته باشد، یک جسم با هر میزان جرم، فاقد وزن خواهد بود و این مورد که تفاوت جرم و وزن از لحاظ محاسباتی نیز است، به عنوان یک موضوع بسیار مهم در علم فیزیک در نظر گرفته می شود و اهمیت زیادی در حوزه های مختلف این علم به ویژه در ساخت فضاپیما، ماهواره و سایر تجهیزات فضایی دارد.

چرا در مورد مفهوم وزن و جرم سردرگمی وجود دارد؟

جرم و وزن از لحاظ علم فیزیک، دارای مفاهیم متفاوتی با یکدیگر هستند اما همه مردم فیزیکدان نیستند و معمولا از این دو عبارت به جای یکدیگر نیز استفاده می کنند.

به طور مثال، کسی نمی گوید که سگ من 45 کیلوگرم جرم دارد؛ بلکه از عبارت “وزن سگ من 45 کیلوگرم است”، استفاده می کند. البته اشتباه نکنید، به کار بردن واحد کیلوگرم برای وزن صحیح نیست زیرا این کمیت از جنس نیرو است و باید برحسب نیوتن سنجیده شود اما همانطور که گفتیم، همه مردم فیزیکدان نیستند و در مکالمات عامیانه، نباید در این موارد سخت گیری کرد و به تفاوت جرم و وزن در این مورد اهمیت داد!

تفاوت جرم و وزن در ترازو و باسکول ها

ترازو وزن یک جسم را اندازه گیری می کند اما چگونه این کار را انجام می دهد؟ اگر بخواهیم این موضوع را به شکل فنی توضیح دهیم باید بگوییم که در واقع ترازو میزان نیروی وارد شده به لودسل را اندازه گیری کرده و سپس با توجه به میزان گرانش، از آن برای محاسبه وزن کالا استفاده می‌کند.

یک تفاوت وزن و جرم در مورد کارکرد ترازوها این است که یک ترازو نمی‌تواند جرم را به شکل مستقیم اندازه گیری کند. دلیل آن این است که فرایند توزین یا همان وزن کردن یک جسم، تا حد قابل توجهی به گرانش یا جاذبه بستگی دارد. این مورد در رابطه با وزن کردن هر جسمی صدق می کند و اجسام بزرگی مانند کامیون ها نیز به همین شیوه توسط باسکول جاده ای وزن می شوند.

جمع بندی

جرم و وزن اگرچه دو کمیت کاملا متفاوت از لحاظ علمی هستند اما در جامعه و در میان مردم، تفاوتی بین این دو وجود ندارد و به جای یکدیگر استفاده می‌شوند. اطلاع از تفاوت جرم و وزن، به شما در درک مفهوم هر یک از آنها و از طرف دیگر، در فهمیدن نحوه کارکرد ترازوهای مختلف به ویژه انواع باسکول جاده ای کمک خواهد کرد.